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基于热管冷却系统的紧凑型LED灯具热特性

DOI：10.1016/j.tsep.2020.100549 期刊：Thermal Science and Engineering Progress 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 为提高LED灯具的紧凑性，本研究建议采用8根径向热管作为从COB（板上芯片）矩阵到传热表面的散热器，该传热表面应为围绕光源同心布置的环形热交换器。这些环形结构通过环境空气的自然对流进行冷却。计算机建模使我们能够评估所提出的冷却系统为高功率COB矩阵提供正常热工况的可行性。研究表明：当采用500W功率的LED光源（假设全部电功率转化为热功率）时，灯具底座与光源接触位置的温度不超过85.5°C；若在接触区域使用导热系数为8.7W/(m·°C)的Arctic Silver 5型导热硅脂（涂层厚度0.1×10?3m），对应LED光源外壳温度为89.5°C；考虑COB矩阵固有热阻后，其半导体晶体的温度达到139.5°C，未超过这些晶体140°C的允许工作温度上限。当转化为热能的电功率比例较低（50%至80%，具体取决于COB类型）时，半导体晶体的工作温度介于112.5°C至128.7°C之间。
作者： D.V. Pekur，V.M. Sorokin，Yu.E. Nikolaenko
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计一款结构紧凑、功率强大的LED灯具，其冷却系统基于热管技术，要求灯具高度尺寸小巧，并评估该冷却系统在依靠环境空气自然对流散热的条件下，为LED光源提供正常热环境的潜在能力。

研究成果

采用热管与同心环冷却系统的研发型LED灯具能高效冷却大功率LED光源，将温度维持在可接受范围内。该系统热阻经计算为0.131°C/W，灯具底座框架最高温度为85.5°C，确保了LED光源的可靠运行。

研究不足

该研究专注于计算机模拟，未进行物理原型测试。模型假设组件间存在理想热接触，且未考虑潜在的制造差异或长期退化效应。

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